شگفتی جدید تلسکوپ جیمز وب: بزرگ‌ترین تصویر پانوراما از عالم اولیه منتشر شد

اخترشناسان با کمک تلسکوپ فضایی جیمز وب (JWST) موفق به ثبت بزرگ‌ترین نقشه‌ کیهان اولیه شده‌اند؛ تصویری فراگیر و حیرت‌انگیز که چشم‌انداز بی‌نظیری از کیهان کهن را پیش چشم دانشمندان و علاقه‌مندان نجوم قرار می‌دهد.

به گزارش وب‌سایت Space.com، این تصاویر از پروژه COSMOS-Web به دست آمده‌اند. این پروژه، بزرگ‌ترین برنامه رصدی است که جیمز وب سال نخست فعالیت خود انجام داده است. در این پروژه، جیمز وب ناحیه‌ای از آسمان به وسعت ۳ قرص کامل ماه را که کنار هم قرار گرفته‌اند، رصد کرد. این وسیع‌ترین ناحیه‌ای است که تاکنون با این تلسکوپ مشاهده شده. نتیجه این رصد ترکیبی از بیش از ۱۰ هزار نوردهی مجزاست که کنار هم تصویری بی‌سابقه و باجزئیات از کیهان اولیه خلق کرده‌اند.

ثبت تصویر پانوراما از کیهان اولیه

در این تصویر، حدود ۸۰۰ هزار کهکشان ثبت شده است که بسیاری از آنها متعلق به نخستین دوره‌های شکل‌گیری جهان هستند. پنج‌شنبه (15 خرداد)، تیم پژوهشی هم‌‌زمان با انتشار این تصویر، کاتالوگ تعاملی و رایگانی نیز منتشر کرده که اطلاعات دقیق هر کهکشان را در بر می‌گیرد. این آرشیو کیهانی به همان اندازه که گسترده است، جزئیاتی دقیق و بی‌نظیر نیز دارد.

«جیهان کارتالتپه»، اخترفیزیکدان مؤسسه فناوری راچستر نیویورک و سرپرست پروژه COSMOS-Web، توضیح داد:

«نمی‌دانم تلسکوپ فضایی جیمز وب بار دیگر ناحیه‌ای به این وسعت را رصد خواهد کرد یا نه اما فکر می‌کنم این تصویر مرجع ارزشمندی باشد که پژوهشگران تا سال‌ها از آن استفاده خواهند کرد. امید اینکه از این پس، هرکسی در هر مؤسسه‌ای بتواند از این داده‌ها در تحقیقات علمی خود استفاده کند.»

پروژه  COSMOS-Web

سال ۲۰۲۱ که جیمز وب به فضا پرتاب شد، تیم پروژه COSMOS-Web که متشکل از حدود ۵۰ پژوهشگر مؤسسات مختلف جهان بود، فرصت پیدا کرد بیش از ۲۰۰ ساعت با این تلسکوپ رصد کند. این بیشترین میزان زمان اختصاص‌یافته به یک پروژه در سال نخست فعالیت جیمز وب بوده است.

بسیاری از مطالعات با جیمز وب بر نواحی کوچک و عمیق آسمان تمرکز دارند اما پروژه COSMOS-Web ناحیه گسترده‌تری از کیهان را در اولویت قرار داد و با ثبت بوم کیهانی وسیع، موفق شد ۱۰ برابر بیشتر از آنچه اخترشناسان از دوره‌های آغازین کیهان پیش‌بینی می‌کردند، کهکشان کشف کند.

«ماکسیمیلیان فرانکو»، پژوهشگر پسادکترای اخترفیزیک دانشگاه هرتفوردشایر بریتانیا، توضیح داد: «دیدن کهکشان‌هایی که پیشتر در طول‌موج‌های دیگر نامرئی بودند، شگفت‌انگیز بود و واقعاً لذت بردیم بالاخره آنها را روی صفحه‌نمایش رایانه‌هایمان دیدیم»

نمای گسترده تلسکوپ جیمز وب به اخترشناسان کمک می‌کند کهکشان‌های دوردست را فهرست‌بندی و ویژگی‌هایی ازجمله اندازه، شکل و درخشندگی آنها را بررسی کنند؛ برای مثال، اخترشناسان می‌توانند به این پرسش که «این کهکشان‌ها در نواحی ایزوله قرار دارند یا در مناطق پرتراکم کیهان شکل گرفته‌اند؟» پاسخ دقیق بدهند. کارتالتپه دراین‌باره می‌گوید:

«این موضوع اطلاعات زیادی درباره عوامل تأثیرگذار بر فرایند تحول کهکشان‌ها در اختیار ما می‌گذارد.»

همچنین بخوانید: حالا می‌دانیم کیهان اولین بار چگونه روشن شد!

مجموعه مقالات علمی پیرامون پردازش داده‌های جیمز وب

در کنار این کاتالوگ، تیم COSMOS-Web مجموعه‌ای از مقالات علمی را نیز منتشر کرده که به جزئیات داده‌ها می‌پردازند. یکی از این مطالعات که چهارشنبه (۱۴ خرداد) در پایگاه arXiv منتشر شده است، پدرخشان‌ترین کهکشان‌های واقع در مرکز خوشه‌های کهکشانی و فرایند تحول ساختار و فعالیت ستاره‌زایی آنها را طی ۱۲ میلیارد سال گذشته بررسی می‌کند.

یکی از اهداف علمی کلیدی پروژه COSMOS-Web نقشه‌برداری از نخستین ساختارهای کیهان در دوران «یونش مجدد» بوده است. در این دوران که بیش از ۱۳ میلیارد سال پیش روی داده است، نخستین کهکشان‌ها شکل گرفتند و شروع به پاک‌سازی مه غلیظ هیدروژنی کردند که کیهان آغازین را در بر گرفته بود. کارتالتپه و تیمش قصد دارند برای دستیابی به این هدف از کهکشان‌های نخستین به‌جای ردیاب‌هایی استفاده کنند تا اندازه «حباب‌های یونش مجدد» را اندازه‌ بگیرند.

حباب‌های بازیونیزه به نواحی وسیعی در کیهان اولیه گفته می‌شود که در جریان دوره یونش مجدد، بیش از ۱۳ میلیارد سال پیش، به‌تدریج از گاز هیدروژن خنثی پاک‌سازی شدند. در این دوران، نخستین ستارگان و کهکشان‌ها شکل گرفتند و با تابش پرانرژی خود، هیدروژن خنثی اطراف را یونیزه کردند. این فرایند تدریجی و به‌شکل حباب‌هایی در فضا رخ داد که در آن، گاز مه‌آلود کیهان آغازین به محیطی شفاف‌تر تبدیل شد.

کارتالتپه دراین‌باره می‌گوید: «این بخشی از پروژه است که هنوز به پایان نرسیده اما هدف اصلی ما همین بوده و واقعاً بابت آن هیجان‌زده‌ایم.»

اندازه‌گیری درخشندگی کهکشان‌های دوردست

در مقاله‌ای دیگر که آن هم چهارشنبه گذشته در آرشیو آنلاین arXiv منتشر شد، پژوهشگران روش یادگیری ماشینی را آزمایش کردند که می‌تواند ویژگی‌های فیزیکی کهکشان‌ها را در این مجموعه داده عظیم برآورد کند. همچنین تیم تحقیقاتی روشی نوین برای اندازه‌گیری دقیق‌تر درخشندگی کهکشان‌های دوردست توسعه داده است.

برخلاف روش‌های سنتی که فقط مجموع نور را در ناحیه‌ای ثابت محاسبه می‌کنند، این روش جدید نحوه پخش نور در سراسر کهکشان را مدل‌سازی می‌کند. این کار اندازه‌گیری‌های دقیق‌تری را ممکن می‌کند و به محققان اجازه می‌دهد داده‌های جیمز وب را با تصاویری با وضوح‌ کمتر که از تلسکوپ‌های زمینی به دست آمده‌اند، ترکیب کنند، بدون آنکه جزئیات مهم از دست برود.

3 مطالعه دیگر نیز به جزئیات تلاش‌های تیم در پردازش داده‌ها طی ۲ سال گذشته پرداخته‌اند. این تلاش‌ها شامل تنظیم بیش از ۱۰ هزار تصویر جداگانه بوده است. همچنین تلسکوپ جیمز وب به‌عنوان رصدخانه‌ای کاملاً جدید، چالش‌های پیش‌بینی‌نشده‌ای را نیز داشته است. تصاویر این تلسکوپ اختلالات غیرمنتظره‌ای مانند الگوهای نویز و اعوجاج‌های نوری را در بر می‌گیرد که تیم باید با دقت آنها را اصلاح می‌کرد.

باوجود این چالش‌ها، جیمز وب فراتر از انتظارات عمل کرد و توانست کهکشان‌هایی بسیار کم‌نورتر و دورتر از آنچه مدل‌های پیش از پرتاب پیش‌بینی می‌کردند، شناسایی کند. کارتالتپه می‌گوید:

«واقعیت حتی بهتر از پیش‌بینی‌ها بود؛ ما توانستیم عمیق‌تر از آنچه انتظار داشتیم، پیش برویم. این کاتالوگ پتانسیل شگفت‌انگیزی دارد. چیزهای بسیار زیادی درباره جهان وجود دارد که هنوز نمی‌دانیم.»